En la década de 1980, las velocidades de los microprocesadores aumentaron exponencialmente con respecto al tiempo de acceso a la memoria. Rápidamente quedó claro que era necesario hacer algo para mejorar la velocidad de acceso a la memoria y hacer que todo el sistema fuera más eficiente. Estas diferencias entre la velocidad de procesamiento y la velocidad de la memoria han llevado al desarrollo de la caché.

Que es el caché

La invención de la caché fue uno de los eventos más críticos en la historia de la informática. Pero, ¿qué es exactamente lo que lo esconde? ¿Como funciona?

En su nivel básico, una caché es un tipo de memoria rápida. Contiene un pequeño almacenamiento de memoria que contiene instrucciones que su computadora probablemente necesitará para realizar una tarea específica. La computadora almacena en caché esta información utilizando algoritmos complejos y conocimiento del código de programación. El propósito de tener un sistema de almacenamiento en caché en su computadora es asegurarse de que el procesador tenga acceso sin obstáculos a los datos que necesita en el orden en que los necesita.

Para ver cómo funciona, debe saber que las computadoras tienen tres tipos de memoria. Primero está la memoria principal que se encuentra en el disco duro o SSD. Esta es la mayor capacidad de almacenamiento del dispositivo. Luego está la RAM o RAM, que es más rápida pero más pequeña que el dispositivo de memoria principal. Finalmente, hay unidades de memoria en el propio procesador, llamadas cachés. El caché es el más rápido de todos los tipos de memoria.

Cuando se inicia un programa, ese programa comienza a ejecutar una serie de instrucciones que se encuentran en el código del programa. Esta información se carga primero en la RAM y luego se transmite a la CPU. Para aprovechar al máximo los datos para ejecutar las instrucciones, el procesador necesita una memoria de alta velocidad. Aquí es donde entra el caché.

Niveles de caché

Dentro del procesador, hay tres niveles de caché diferentes: L1, L2 y L3. Algunas empresas incluso están trabajando en una caché L4.

La caché L1 es la más rápida y pequeña de las tres. Contiene los datos que el procesador probablemente necesita para realizar operaciones. L1 suele rondar los 256 KB, aunque algunos lo han aumentado hasta 1 MB.

Este pequeño caché tiene un doble propósito, ya que tiene un caché de instrucciones y un caché de datos. La caché de instrucciones administra las operaciones que debe realizar la CPU y la caché de datos contiene la información que debe procesarse.

Luego está la caché L2. L2 es más lento y contiene más información que L1. Contiene entre 256 KB y 8 MB de datos a los que probablemente su computadora aún necesitará acceder.

Finalmente, vemos la caché L3. Es el caché más grande y lento, con un almacenamiento de 4 MB a 50 MB.

Cómo funciona el caché

Cuando un programa se inicia en su computadora, los datos fluyen de la RAM a la caché L3, luego a L2 y finalmente a L1. Mientras se ejecuta el programa, el procesador busca la información que necesita para ejecutarse, comenzando con la caché L1 y trabajando desde allí. Si la CPU encuentra la información requerida, se denomina caché de visitas. Si no puede encontrar la información que necesita, es una pérdida de caché y la computadora tiene que buscar en otra parte para encontrar la información que necesita.

La latencia es un factor importante en la eficiencia de una computadora. La latencia es el tiempo necesario para recuperar información. La caché L1 es la más rápida y, por lo tanto, tiene la latencia más baja. Cuando aparece un caché, la latencia aumenta porque la computadora tiene que buscar diferentes cachés para encontrar la información que necesita.

Las computadoras más nuevas tienen un tamaño de transistor de CPU mucho más pequeño, lo que hizo posible construir una placa con más espacio para colocar la caché directamente. Colocar físicamente la caché más cerca del procesador reduce la latencia.

Si bien el almacenamiento en caché no es algo que los proveedores de computadoras mencionen a menudo, vale la pena echarle un vistazo. Las cachés más rápidas tendrán menos latencia, lo que hará que los programas se ejecuten de manera más rápida y eficiente.